(57)【要約】【課題】トレッドに形成されたゴムブロックに短繊維を含める場合において、ゴムブロックの剛性を向上させる。【解決手段】空気入りタイヤ１は、カーカス層１２と、インナーライナー１３と、一対のビード部１４とを有する。カーカス層１２のタイヤ径方向外側には、ベルト層１５が設けられる。ベルト層１５のタイヤ径方向外側には、路面Ｇに接地するトレッド面１６ａを有するトレッド部１６が配設される。トレッド部１６は、短繊維１０１を含む。短繊維１０１は、空気入りタイヤ１の径方向内側から径方向外側に向かって配向される。【選択図】図３
2010254242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面に接地するトレッド面を有するトレッドと、
前記トレッドに形成され、短繊維を含むゴムブロックとを備える空気入りタイヤであって、
前記短繊維は、前記空気入りタイヤの径方向内側から径方向外側に向かって配向され、
前記短繊維の少なくとも一部は、前記空気入りタイヤの側面視において、前記トレッド面に対して斜めに配設される空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記径方向内側に位置する前記短繊維の内側部分は、前記空気入りタイヤの側面視において、前記トレッド面に対して斜めに配設される請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記径方向内側に位置する前記短繊維の内側端は、前記空気入りタイヤの側面視において、前記径方向外側に位置する前記短繊維の外側端よりも、前記路面を転動する前記空気入りタイヤの回転方向寄りに配設される請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記短繊維は、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリビニルアルコール系、ポリメタクリル酸メチル系の少なくとも１つ又はこれら組み合わせて形成される請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記短繊維の繊維長は、１ｍｍ乃至５０ｍｍである請求項１乃至４の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記短繊維の太さは、０．１μｍ乃至５０μｍである請求項１乃至５の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短繊維を含むゴムブロックがトレッドに形成された空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などに装着される空気入りタイヤでは、路面と接地するトレッドに形成されたゴムブロックの剛性を向上させるため、様々な方法が用いられている。例えば、ゴムブロックにグラスファイバーなどの短繊維を含める方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７１３１５号公報（第３頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、内燃機関を用いた自動車に代えて、電気モータ及び燃料電池を用いた自動車が実用化されている。電気モータが動力源として用いられる自動車は、内燃機関を用いた自動車と比較すると、駆動トルク、特に低回転時の駆動トルクが非常に大きい特徴を有する。
【０００５】
このような自動車に装着された空気入りタイヤでは、発進時や加速時にゴムブロックに掛かる負担が極めて大きくなる。このため、上述したゴムブロックに短繊維を含める方法を用いても、ゴムブロックの剪断変形量が大きく、ゴムブロックに要求される剛性を確保できない問題が懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、トレッドに形成されたゴムブロックに短繊維を含める場合において、ゴムブロックの剛性がさらに向上した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、路面（路面Ｇ）に接地するトレッド面（トレッド面１６ａ）を有するトレッド（トレッド部１６）と、前記トレッドに形成され、短繊維（短繊維１０１）を含むゴムブロック（ゴムブロック１７）とを備える空気入りタイヤ（空気入りタイヤ１）であって、前記短繊維は、前記空気入りタイヤの径方向内側から径方向外側に向かって配向され、前記短繊維の少なくとも一部は、前記空気入りタイヤの側面視において、前記トレッド面に対して斜めに配設されることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば、トレッドに空気入りタイヤの径方向内側から径方向外側に向かって配向された短繊維が含まれる。これにより、ゴムブロックの空気入りタイヤの周方向の変形が抑制される。このため、空気入りタイヤに大きな駆動力が加わるときの、空気入りタイヤの周方向に沿った剪断剛性を高めることができる。
【０００９】
このような空気入りタイヤは、例えば、電気モータを駆動源とする自動車などに装着された場合、発進時及び加速時にゴムブロックに大きな駆動力が加わっても、ゴムブロックの剪断変形量を小さくすることができる。
【００１０】
従って、本発明の第１の特徴によれば、トレッドに形成されたゴムブロックの剛性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記径方向内側に位置する前記短繊維（短繊維１０２）の内側部分（Ｆｉｎ）は、前記空気入りタイヤ（空気入りタイヤ２）の側面視において、前記トレッド面（トレッド面１６０ａ）に対して斜めに配設されることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記径方向内側に位置する前記短繊維の内側端（内側端部１０１ｂ）は、前記空気入りタイヤの側面視において、前記径方向外側に位置する前記短繊維の外側端（外側端部１０１ａ）よりも、前記路面を転動する前記空気入りタイヤの回転方向（回転方向Ｃ）寄りに配設されることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の何れか１つの特徴に係り、前記短繊維は、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリビニルアルコール系、ポリメタクリル酸メチル系の少なくとも１つ又はこれら組み合わせて形成されることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至第４の何れか１つの特徴に係り、前記短繊維の繊維長は、１ｍｍ乃至５０ｍｍであることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第６の特徴は、本発明の第１乃至第５の何れか１つの特徴に係り、前記短繊維の太さは、０．１μｍ乃至５０μｍであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の特徴によれば、トレッドに形成されたゴムブロックに短繊維を含める場合において、ゴムブロックの剛性がさらに向上した空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの一部を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向の断面図である。
【図３】図１に示す空気入りタイヤの周方向に沿った断面のタイヤ赤道線ＣＬ近傍の拡大図である。
【図４】トレッド面が路面に接地するときのゴムブロックの周辺部分の様子を説明する概略図である。
【図５】第２実施形態に係る空気入りタイヤの周方向に沿った断面のタイヤ赤道線ＣＬ近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、１．第１実施形態、２．第２実施形態、３．実施例、及び４．その他の実施形態について説明する。
【００１９】
なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００２０】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
１．第１実施形態
（１）空気入りタイヤの構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤ１の一部を分解して示す斜視図である。図２は、空気入りタイヤ１のトレッド幅方向（方向Ｗ）の断面図である。図１、図２に示すように、空気入りタイヤ１は、当該空気入りタイヤ１の骨格となるカーカス層１２を有している。
【００２２】
カーカス層１２のタイヤ径方向内側には、チューブに相当する気密性の高いゴム層であるインナーライナー１３が設けられている。カーカス層１２の両端は、一対のビード部１４によって支持されている。
【００２３】
カーカス層１２のタイヤ径方向外側には、ベルト層１５が配置されている。ベルト層１５は、スチールコードをゴム引きした第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとを有する。第１ベルト層１５ａと第２ベルト層１５ｂとを構成するスチールコードは、タイヤ赤道線ＣＬに対して所定の角度（例えば、±２５度）を有して配置されている。
【００２４】
ベルト層１５（第１ベルト層１５ａ及び第２ベルト層１５ｂ）のタイヤ径方向外側には、路面に接地するトレッド面１６ａを有するトレッド部１６が設けられている。トレッド部１６には、ゴムブロック１７が形成される。
【００２５】
（２）トレッド部の構成
次に、図３、図４を用いてトレッド部１６の詳細を説明する。図３は、図１に示す空気入りタイヤ１の周方向に沿った断面図のゴムブロック１７の周辺の拡大図である。図４は、路面Ｇに接地するときのゴムブロック１７の周辺部分の様子を説明する概略図である。図４では、車両の進行方向は、矢印Ｄの方向である。従って、空気入りタイヤ１は、矢印Ｃの方向に回転する（回転方向Ｃという）。
【００２６】
トレッド部１６は、短繊維１０１を含む。短繊維１０１は、空気入りタイヤ１の径方向内側に位置する内側端部１０１ｂと、径方向外側に位置する外側端部１０１ａとを有する。図３に示すように、短繊維１０１は、空気入りタイヤ１の径方向内側から径方向外側に向かって配向される。短繊維１０１の少なくとも一部は、空気入りタイヤ１の側面視において、トレッド面１６ａに対して斜めに配設されている。
【００２７】
ここで、「斜め」とは、短繊維１０１の延びる方向がトレッド面１６ａの垂直方向とある角度を有していることである。
【００２８】
具体的に、図４に示すように、空気入りタイヤ１が路面Ｇに接地した状態で、内側端部１０１ｂは、外側端部１０１ａよりも、路面Ｇを転動する空気入りタイヤ１の回転方向Ｃ寄りに配設される。
【００２９】
短繊維１０１は、ポリエチレン繊維である。ポリエチレン繊維のほか、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリビニルアルコール系、ポリメタクリル酸メチル系の少なくとも１つ又はこれら組み合わせて形成される繊維であってもよい。
【００３０】
短繊維１０１の平均繊維長Ｌは、１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることが好ましい。短繊維１０１の長さが１ｍｍ以下の場合には、トレッド部１６の十分な剛性が得られない。短繊維１０１の長さが５０ｍｍを超える場合には、配合ゴムと混練する際、繊維同士が絡み合ったり、１本の繊維が糸球状になったりするため、加硫後に十分な剛性が得られないことがある。
【００３１】
短繊維１０１の平均の太さｄｆは、０．１μｍ以上、５０μｍであることが好ましい。短繊維１０１の平均の太さが０．１μｍ以下の場合には、トレッド部１６の十分な剛性及び強度が得られない。短繊維１０１の平均の太さが５０μｍを超える場合には、ブロック表面の形状安定性が低下し、路面との接触面積が減少するため、操縦安定性・制動性能が低下することがある。
【００３２】
トレッド面１６ａの垂直方向に対する短繊維１０１の延びる方向（配向方向という）は、２０°〜７０°であることが好ましい。これにより、ブロックの剪断方向の剛性を効率的に増大させることができる。
【００３３】
（３）作用・効果
空気入りタイヤ１は、路面Ｇに接地するトレッド面１６ａを有するトレッド部１６と、トレッド部１６に形成され、短繊維１０１を含むゴムブロック１７とを備える。そして、短繊維１０１は、空気入りタイヤ１の径方向内側から径方向外側に向かって配向される。また、短繊維１０１の少なくとも一部は、空気入りタイヤ１の側面視において、トレッド面１６ａに対して斜めに配設される。
【００３４】
空気入りタイヤ１によれば、トレッド部１６に空気入りタイヤ１の径方向内側から径方向外側に向かって配向された短繊維１０１が含まれる。これにより、ゴムブロック１７の空気入りタイヤ１の周方向の変形が抑制される。このため、空気入りタイヤ１に大きな駆動力が加わるときの、空気入りタイヤ１の周方向に沿った剪断剛性を高めることができる。
【００３５】
このような空気入りタイヤ１は、例えば、電気モータを駆動源とする自動車などに装着された場合、発進時及び加速時にゴムブロック１７に大きな駆動力が加わっても、ゴムブロック１７の剪断変形量を小さくすることができる。
【００３６】
図４に示すように、トレッド面１６ａが路面Ｇに接地した状態で、空気入りタイヤ１に対して駆動力が強く働くと、ゴムブロック１７には車両の進行方向Ｄと反対方向、すなわち空気入りタイヤ１の回転方向Ｃに大きな剪断応力がかかる。これにより、ゴムブロック１７が変形する。
【００３７】
空気入りタイヤ１では、短繊維１０１の内側端部１０１ｂは、外側端部１０１ａよりも、路面Ｇを転動する空気入りタイヤ１の回転方向Ｃ寄りに配設される。従って、ゴムブロック１７が変形した状態において、複数の短繊維１０１のうち一部は、ゴムブロック１７にかかる剪断応力に対してゴムブロック１７を補強している。従って、ゴムブロック１７の変形に対する剛性が高められる。
【００３８】
ゴムブロック１７同士の間に形成される溝パターンは、車両の発進時又は制動時（特に、ウェット路面における）のタイヤ性能に関わっている。空気入りタイヤ１は、種々の条件を考慮して最良に形成された従来の溝パターン、溝体積等を変更することなく、ゴムブロック１７の剛性を高めることができる。
【００３９】
２．第２実施形態
（１）空気入りタイヤの構成
次に、本発明の第２実施形態として示す空気入りタイヤ２を説明する。空気入りタイヤ１と、空気入りタイヤ２とは、トレッド部の構成が異なる。従って、以下では、トレッド部の構成のみを説明する。なお、以下の図面の記載において、空気入りタイヤ１と同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４０】
（２）トレッド部の構成
図５は、空気入りタイヤ２の周方向に沿った断面のゴムブロック１７の周囲を拡大して示す拡大図である。空気入りタイヤ２は、路面に接地するトレッド面１６０ａを有する。トレッド部１６０には、ゴムブロック１７０が形成される。トレッド部１６０は、短繊維１０２を含む。
【００４１】
短繊維１０２は、空気入りタイヤ２の径方向内側に位置する内側部分Ｆｉｎと径方向外側に位置する端部である外側端部１０２ａとを有する。短繊維１０２は、空気入りタイヤ２の径方向内側から径方向外側に向かって配向される。短繊維１０２の少なくとも一部分は、空気入りタイヤ２の側面視において、前記トレッド面１６０ａに対して斜めに配設されている。
【００４２】
ここで、「斜め」とは、短繊維１０２の延びる方向がトレッド面１６０ａの垂直方向とある角度を有していることである。
【００４３】
具体的に、空気入りタイヤ２の径方向内側に位置する短繊維１０２の内側部分Ｆｉｎは、空気入りタイヤ２の側面視において、トレッド面１６０ａに対して斜めに配設されている。すなわち、短繊維１０２は、中途部分において屈曲している。内側部分Ｆｉｎは、外側端部１０２ａよりも、路面Ｇを転動する空気入りタイヤ２の回転方向Ｃ寄りに配設されることが好ましい。
【００４４】
短繊維１０２は、ポリエチレン繊維である。ポリエチレン繊維のほか、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリビニルアルコール系、ポリメタクリル酸メチル系の少なくとも１つ又はこれら組み合わせて形成される繊維であってもよい。
【００４５】
短繊維１０２の平均繊維長Ｌは、１０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下であることが好ましい。短繊維１０２の長さが１０ｍｍ以下の場合には、トレッド部１６の十分な剛性が得られない。短繊維１０２の長さが６０ｍｍを超える場合には、配合ゴムと混練する際、繊維同士が絡み合ったり、１本の繊維が糸球状になったりするため、加硫後に十分な剛性が得られないことがある。
【００４６】
短繊維１０２の太さｄｆは、０．１μｍ以上、５０μｍであることが好ましい。短繊維１０１の平均の太さが０．１μｍ以下の場合には、トレッド部１６の十分な剛性及び強度が得られない。短繊維１０１の平均の太さが５０μｍを超える場合には、ブロック表面の形状安定性が低下し、路面との接触面積が減少するため、操縦安定性・制動性能が低下することがある。
【００４７】
トレッド面１６０ａの垂直方向に対する短繊維１０２の延びる方向（配向方向という）は、０°〜３０°であることが好ましい。また、内側部分Ｆｉｎの屈曲角度は、２０°〜７０°であることが好ましい。これにより、ブロック根本の強度を増大できることにより、駆動時の変形を根本から低減することができる。また、ブロックの圧縮剛性の増大を抑制できることにより、路面の凹凸によるタイヤの振動の増大を抑制できる。
【００４８】
（３）作用・効果
空気入りタイヤ２は、路面に接地するトレッド面１６０ａを有するトレッド部１６０と、トレッド部１６０に形成され、短繊維１０２を含むゴムブロック１７０とを備える。そして、短繊維１０２は、空気入りタイヤ２の径方向内側から径方向外側に向かって配向される。また、短繊維１０２の少なくとも一部分は、空気入りタイヤ２の側面視において、トレッド面１６０ａに対して斜めに配設される。
【００４９】
空気入りタイヤ２では、短繊維１０１の内側部分Ｆｉｎは、外側端部１０２ａよりも、回転方向Ｃ寄りに配設される。従って、ゴムブロック１７０が変形した状態において、複数の短繊維１０２のうち一部は、ゴムブロック１７０にかかる剪断応力に対して、ゴムブロック１７０を補強している。従って、ゴムブロック１７０の変形に対する剛性が高められる。
【００５０】
３．実施例
（１）トレッド部の作製
トレッド部に含める短繊維の配向方向を変えてブロックサンプルを作製し、作製したブロックサンプルの剪断剛性を評価した。仕様は、以下の通りである。
【００５１】
ブロック形状：横３０ｍｍ×縦２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ
標準的なトレッドゴムにポリエチレン繊維を配向したもの
トレッド部の配向方向：θ１（実施例１）、θ２（実施例２）、短繊維含有なし（比較例１）、θ３…上限値以上（比較例２）
なお、θは、厚さ方向を０°、横方向（長手方向）を９０°とする。太さは、３０デニール、長さは２０ｍｍとした。
【００５２】
剪断剛性は、横側面及び縦側面を固定し、横方向（長手方向）に変位を与え、その反力を測定した。また、圧縮剛性は、特開２００５−１５６２８８において定義された動的圧縮剛性係数を測定した。
【００５３】
剪断剛性の結果を表１に示す。
【表１】
2010254242.tif 000003
【００５４】
表１に示すように、トレッド部における短繊維の配向方向が４５°のとき、実施例１、実施例２の空気入りタイヤの剪断剛性が高められることが確認できた。一方、比較例の空気入りタイヤのように、トレッド部に短繊維を含まない、或いは配向角度がθ３、θ４の場合には、剪断剛性が不十分である。θ４においては、逆に、圧縮剛性が大きくなり、路面凹凸を吸収する点では不向きである。
【００５５】
４．その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
【００５６】
上述した実施形態では、短繊維１０１の少なくとも一部は、空気入りタイヤ１の側面視において、トレッド面１６ａに対して斜めに配設されるとした。しかし、短繊維１０１は、空気入りタイヤ１の径方向内側から径方向外側に向かって配向されていればよく、トレッド面１６ａに対して斜めになっていなくてもよい。すなわち、トレッド面１６ａの垂直方向に配向されている場合も含む。
【００５７】
また、短繊維１０１は、空気入りタイヤ１のタイヤ赤道線ＣＬに対して所定の角度を有して配向されていてもよい。
【００５８】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１…空気入りタイヤ、１１…ビード部、１２…カーカス層、１３…インナーライナー、１５…ベルト層、１５ａ…第１ベルト層、１５ｂ…第２ベルト層、１６…トレッド部、１７…ゴムブロック、１７ａ…側面、１０１，１０２…短繊維、１０１ａ，１０２ａ…外側端部、１０１ｂ…内側端部、１６０…トレッド部、１６０ａ…トレッド面、１７０…ゴムブロック、Ｆｉｎ…内側部分、ＣＬ…タイヤ赤道線、Ｌ…繊維長
【図１】
2010254242.tif 000004
【図２】
2010254242.tif 000005
【図３】
2010254242.tif 000006
【図４】
2010254242.tif 000007
【図５】
2010254242.tif 000008